JP2005075688A - Growing method for garnet-type single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガーネット型単結晶の育成方法に関し、詳しくは、X3Fe5O12[但し、Xは、Y(イットリウム)、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))、または(Bi,Tb)を示す。]で表されるガーネット型単結晶の育成方法に関する。 The present invention relates to a method for growing a garnet-type single crystal. Specifically, X 3 Fe 5 O 12 [where X is Y (yttrium), (Bi, Re (where Re is a rare earth element)). Or (Bi, Tb). ] The growth method of the garnet-type single crystal represented by this.
従来、光通信分野では、光アイソレータ素子や、光サーキュレータ素子が広く利用されている。光アイソレータ素子は、信号光の伝達特性に悪影響を及ぼす反射戻り光を除去する機能を有する。また、光サーキュレータ素子は、波長多重通信において必要な信号光だけを取り出したり、新たな信号光を多重化する光分岐挿入装置に使用されている。 Conventionally, in the optical communication field, optical isolator elements and optical circulator elements have been widely used. The optical isolator element has a function of removing reflected return light that adversely affects the transmission characteristics of signal light. The optical circulator element is used in an optical add / drop device that extracts only signal light necessary for wavelength multiplexing communication or multiplexes new signal light.
これら光アイソレータ素子および光サーキュレータ素子としては、磁気光学効果の一種であるファラデー効果を有する材料が利用される。これら材料の具体例として、例えば、Y3Fe5O12単結晶、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶、および(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶が挙げられている。Y3Fe5O12単結晶等は、1.3〜1.6μmの通信波長帯域で使用可能な磁気光学材料として広く用いられている。 As these optical isolator element and optical circulator element, a material having a Faraday effect which is a kind of magneto-optical effect is used. Specific examples of these materials include, for example, Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal, and (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal. Y 3 Fe 5 O 12 single crystal or the like is widely used as a magneto-optical material that can be used in a communication wavelength band of 1.3 to 1.6 μm.
Y3Fe5O12単結晶は、分解溶融する材料であるため、このY3Fe5O12単結晶の育成においては、通常の引上げ法(チョクラルスキー法)により、Y3Fe5O12組成の融液から、直接、Y3Fe5O12単結晶を育成することはできない。このため、フラックスを使用した単結晶の育成が行われてきている。さらに、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶、や(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶についても明確な相図はないものの、同様に直接、引上げ法により育成できないと考えられる。 Y 3 Fe 5 O 12 single crystal are the materials that incongruent melting, in development of the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, by conventional pulling method (Czochralski method), Y 3 Fe 5 O 12 A Y 3 Fe 5 O 12 single crystal cannot be directly grown from a melt having a composition. For this reason, the growth of single crystals using flux has been performed. Further, although there is no clear phase diagram for (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal or (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal, it is considered that it cannot be grown directly by the pulling method. .
Y3Fe5O12単結晶においては、バルク単結晶の育成が主流であり、育成方法としては、フラックス徐冷法、TSFZ(Travelling Solvent Floating Zone:溶融帯移動FZ)法、溶液引上げ法等が挙げられる。 In the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, bulk single crystal growth is the mainstream, and examples of the growth method include a flux annealing method, a TSFZ (Travelling Solvent Floating Zone) method, a solution pulling method, and the like. .
フラックス徐冷法は、単結晶の構成元素であるY2O3、Fe2O3以外の物質をフラックスとして用い、溶融後に徐冷することでY3Fe5O12単結晶を育成する方法である。 Flux slow cooling method, a Y 2 O 3, Fe 2 O 3 other than the substances which are constituent elements of a single crystal as a flux, a method for growing a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal by gradually cooling after melting.
TSFZ法は、集光加熱式FZ法を一部改良した方法である。この方法は、Y2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12単結晶が晶出するFe成分が過剰となる組成範囲を溶媒として用い、この溶媒成分を溶融した後、Y3Fe5O12組成の焼結棒を共有するとともに種結晶を使用して、Y3Fe5O12単結晶を育成する方法である。この種結晶としては、Y3Fe5O12単結晶が用いられる(特許文献1参照)。 The TSFZ method is a method obtained by partially improving the condensing heating type FZ method. This method uses a composition range in which the Fe component crystallized from the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal in the Y 2 O 3 —Fe 2 O 3 phase diagram is used as a solvent, and after the solvent component is melted Y 3 Fe 5 O 12 is a method for growing a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal by using a sintered bar having a Y 3 Fe 5 O 12 composition and using a seed crystal. As this seed crystal, a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal is used (see Patent Document 1).
溶液引上げ法は、Y2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12単結晶が晶出するFe成分過剰融液(Fe2O3が86〜77mol%の範囲)から種結晶を使用して、Y3Fe5O12単結晶を引上げる方法である(特許文献2参照)。
The solution pulling method, in Y 2 O 3 -Fe 2 O 3 system phase diagram, the Y 3 Fe 5 O 12 Fe component excessive melt the
一方、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶、および(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶においては、単結晶膜の育成が主流であり、LPE(液相エピタキシャル)法が適用されている。この他には、フラックス徐冷法によるバルク状単結晶の育成方法等が挙げられる。 On the other hand, in (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal and (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal, the growth of the single crystal film is the mainstream, and the LPE (liquid phase epitaxial) method is applied. Has been. In addition to this, a method for growing a bulk single crystal by a flux slow cooling method and the like can be mentioned.
LPE法は、単結晶の構成元素以外に、フラックスとしてPbO、B2O3、過剰のBi2O3を添加した融液を用い、水平に保持した単結晶基板を溶解液面につけた後、回転させながら単結晶膜を成長させる方法である。この単結晶膜の育成方法としては、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法(特許文献3参照)や、(Bi,Tb,Gd)3Fe5O12単結晶の育成方法(特許文献4参照)が挙げられる。 The LPE method uses a melt added with PbO, B 2 O 3 and excess Bi 2 O 3 as a flux in addition to the constituent elements of a single crystal, and after attaching a horizontally held single crystal substrate to the surface of the solution, This is a method for growing a single crystal film while rotating. As a method for growing this single crystal film, a method for growing a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal (see Patent Document 3) or a method for growing a (Bi, Tb, Gd) 3 Fe 5 O 12 single crystal. (See Patent Document 4).
しかしながら、Y3Fe5O12単結晶、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶、および(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法においては、以下に示すような問題点がある。 However, in the method of growing Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal, and (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal, the following problems There is.
Y3Fe5O12単結晶の育成方法において、フラックス徐冷法を適用した場合、Y3Fe5O12単結晶を構成するFe成分およびY以外の成分をフラックスとして使用するため、Y3Fe5O12単結晶の構成元素以外のフラックス成分が混入することで、結晶品質が低下するため、光学特性が低下するという問題がある。また、この方法においては、成長する単結晶の方位制御を行うことができないという問題もある。 In the growth method of Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, when the flux slow cooling method is applied, since the Fe component constituting the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal and components other than Y are used as the flux, Y 3 Fe 5 O When flux components other than the constituent elements of 12 single crystals are mixed, there is a problem in that the optical quality is lowered because the crystal quality is lowered. In addition, this method has a problem that the orientation control of the growing single crystal cannot be performed.
Y3Fe5O12単結晶の育成方法において、前記特許文献1に記載のTSFZ法を適用した場合には、Y2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12単結晶が晶出するY2O3−Fe2O3を溶媒として用いるので、構成元素以外の成分が混入することはなく、成長結晶の方位制御も可能であるが、育成の単結晶の大型化が困難であり、通常、直径10mm程度までしか結晶径を大きくできないという問題がある。 In method for growing Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, in the case of applying the TSFZ method described in Patent Document 1, the Y 2 O 3 -Fe 2 O 3 system phase diagram, Y 3 Fe 5 O 12 single Since Y 2 O 3 —Fe 2 O 3 from which the crystal is crystallized is used as a solvent, components other than the constituent elements are not mixed in, and the orientation of the grown crystal can be controlled. In general, there is a problem that the crystal diameter can be increased only to a diameter of about 10 mm.
Y3Fe5O12単結晶の育成方法において、前記特許文献2に記載の溶液引上げ法を適用した場合にも、Y2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12単結晶が晶出するY2O3−Fe2O3を溶媒として用いるので、構成元素以外の成分が混入することはなく、成長結晶の方位制御も可能である。しかしながら、結晶の育成が進行するにつれて融液組成が変化するため結晶が晶出する温度が変化し、融液量も減少するため結晶育成条件の制御が困難である。また、共晶点に到達するまでの範囲でしか結晶育成が行えないため、結晶の大型化が困難である。さらに、Y2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12相に固溶領域があるとの報告例もあり、この場合、結晶引上げ育成が進行するにつれて晶出する結晶組成が変化してしまい、同一結晶で育成方向に組成ずれが生じるという問題もある。 In method for growing Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, even in the case of applying the solution pulling method described in Patent Document 2, the Y 2 O 3 -Fe 2 O 3 system phase diagram, Y 3 Fe 5 O 12 Since Y 2 O 3 —Fe 2 O 3 from which a single crystal is crystallized is used as a solvent, components other than the constituent elements are not mixed, and the orientation of the grown crystal can be controlled. However, as the crystal growth progresses, the melt composition changes, so the temperature at which the crystals crystallize changes, and the amount of melt also decreases, making it difficult to control the crystal growth conditions. In addition, it is difficult to increase the size of the crystal because the crystal can be grown only up to the eutectic point. Furthermore, in the Y 2 O 3 —Fe 2 O 3 system phase diagram, there is also a report example that there is a solid solution region in the Y 3 Fe 5 O 12 phase. In this case, a crystal that crystallizes as the crystal pulling growth proceeds. There is also a problem in that the composition changes and the composition shifts in the growth direction with the same crystal.
一方、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶、および(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法において、前記特許文献3や特許文献4に記載のLPE法を適用した場合、単結晶膜を成長させるために、単結晶基板を用いる。この単結晶基板の材料としては、(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶が、主として用いられるが、この単結晶基板の材料と、成長させる単結晶膜の材料との格子定数を一致させる必要がある。また、これら材料に熱膨張係数の差があると、クラックやそりの発生原因となり、結果として成長させる単結晶膜の膜質の劣化や素子作成時の歩留まり低下を生じている。
On the other hand, in the method of growing (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal and (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal, the LPE method described in
さらに、良質な単結晶膜が得られる膜厚には500〜600μm程度と限界がある。このため、必ずしも材料特性に優れた組成で単結晶膜を育成することができず、限界膜厚以下で素子特性を満足させるように、単結晶膜の材料の組成や添加・置換元素を設計する必要がある。 Furthermore, there is a limit of about 500 to 600 μm in the film thickness from which a high quality single crystal film can be obtained. For this reason, it is not always possible to grow a single crystal film with a composition having excellent material characteristics, and the composition of the material of the single crystal film and the addition / substitution element are designed so as to satisfy the element characteristics below the limit film thickness. There is a need.
このように、LPE法の場合、製法面に起因した単結晶の材料の組成選択の制約が多くなっている。LPE法に使用する融液には、通常、単結晶の構成元素以外にフラックスとして、PbOやB2O3が使用される。こうしたフラックス成分が成長させる単結晶膜中に混入し、特性劣化を起こすという可能性もある。 As described above, in the case of the LPE method, there are many restrictions on the composition selection of the single crystal material due to the manufacturing surface. In the melt used for the LPE method, PbO or B 2 O 3 is usually used as a flux in addition to the constituent elements of the single crystal. There is a possibility that such a flux component may be mixed into the single crystal film to be grown and cause characteristic deterioration.
(Bi,Re)3Fe5O12単結晶、および(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法において、前記フラックス徐冷法を適用した場合、同様に、単結晶の構成元素以外のフラックス成分が混入することで、結晶品質が低下するため、光学特性が低下するという問題がある。また、この方法においては、成長する単結晶の方位制御を行うことができないという問題もある。 In the growth method of (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal and (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal, when the flux annealing method is applied, similarly, the flux other than the constituent elements of the single crystal When the components are mixed, the crystal quality is deteriorated, so that there is a problem that optical characteristics are deteriorated. In addition, this method has a problem that the orientation control of the growing single crystal cannot be performed.
本発明は、このような従来の問題点を解消し、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御が可能であるとともに、結晶の組成ずれを起こすことがないガーネット型単結晶の育成方法を提供することをその課題とする。 The present invention provides a method for growing a garnet-type single crystal that eliminates such conventional problems, enables growth of a grown crystal and control of crystal orientation, and does not cause a deviation in crystal composition. The task is to do.
上記課題を解決するために、本発明のガーネット型単結晶の育成方法は、溶融した少なくともX3Fe5O12[但し、Xは、Y(イットリウム)、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))、または(Bi,Tb)を示す。]を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げてX3Fe5O12単結晶を育成しながら、引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the method for growing a garnet-type single crystal according to the present invention includes at least a melted X 3 Fe 5 O 12 [where X is Y (yttrium), (Bi, Re (where Re is A rare earth element))) or (Bi, Tb). The seed crystal is brought into contact with the melt that crystallizes, and then the seed crystal is pulled up to grow an X 3 Fe 5 O 12 single crystal, and has the same composition with the same weight as the pulled single crystal. A raw material is supplied to the melt.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、前記ガーネット型単結晶の育成方法において、Xは、Y(イットリウム)である場合には、前記融液は、Y2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12が晶出する、Fe2O3:Y2O3=86〜77mol%:14〜23mol%の組成を有することが好ましい。 In the method for growing a garnet-type single crystal of the present invention, in the method for growing a garnet-type single crystal, when X is Y (yttrium), the melt is Y 2 O 3 —Fe 2 O 3. In the system phase diagram, it is preferable that Y 3 Fe 5 O 12 is crystallized and has a composition of Fe 2 O 3 : Y 2 O 3 = 86 to 77 mol%: 14 to 23 mol%.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Xは、Y(イットリウム)である場合には、前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路とを備えて成ることが好ましい。 In the garnet-type single crystal growth method of the present invention, when X is Y (yttrium), the melt is melted in a crucible, and the crucible is provided in an external crucible and in the external crucible. The inner crucible is preferably provided with an outer crucible and a flow passage through which the melt in the inner crucible flows.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Xは、Y(イットリウム)である場合には、前記種結晶は、Y3Fe5O12単結晶および/またはGd3Ga5O12単結晶であることが好ましい。 In the method for growing a garnet-type single crystal according to the present invention, when X is Y (yttrium), the seed crystal is a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or a Gd 3 Ga 5 O 12 single crystal. It is preferable that
また、本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Xは、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))である場合には、るつぼ内で溶融した少なくとも(Bi,Re)3Fe5O12を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて(Bi,Re)3Fe5O12単結晶を育成しながら、引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とする。 Further, in the method for growing a garnet-type single crystal of the present invention, when X is (Bi, Re (where Re is a rare earth element)), at least (Bi, The seed crystal is brought into contact with the melt for crystallizing Re) 3 Fe 5 O 12, and then the seed crystal is pulled up to grow the (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal while growing the single crystal. A raw material having the same weight as the crystal and having the same composition is supplied to the melt.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Xは、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))である場合には、前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路とを備えて成ることが好ましい。 In the method for growing a garnet-type single crystal of the present invention, when X is (Bi, Re (where Re is a rare earth element)), the melt is melted in a crucible, The crucible preferably includes an external crucible, an internal crucible provided in the external crucible, and a flow passage for allowing the external crucible and the melt in the internal crucible to flow therethrough.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Xは、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))である場合には、前記種結晶は、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることが好ましい。 In the method for growing a garnet-type single crystal of the present invention, when X is (Bi, Re (where Re is a rare earth element)), the seed crystal is (Bi, Re) 3. Fe 5 O 12 single crystal and / or (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal are preferable.
さらに、本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、前記ガーネット型単結晶の育成方法において、Xは、(Bi,Tb)である場合には、るつぼ内で溶融した少なくとも(Bi,Tb)3Fe5O12を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶を育成しながら、引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とする。 Furthermore, in the method for growing a garnet-type single crystal according to the present invention, when X is (Bi, Tb) in the method for growing a garnet-type single crystal, at least (Bi, Tb) melted in a crucible. After bringing the seed crystal into contact with the melt that crystallizes 3 Fe 5 O 12 , the seed crystal is pulled up (Bi, Tb) while growing the 3 Fe 5 O 12 single crystal, A raw material having the same composition and having the same weight is supplied to the melt.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Xは、(Bi,Tb)である場合には、前記融液は、るつぼで溶融し、前記るつぼは、外部るつぼと、この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路とを備えて成ることが好ましい。 In the method for growing a garnet-type single crystal according to the present invention, when X is (Bi, Tb), the melt is melted in a crucible, and the crucible is placed in an external crucible and in the external crucible. It is preferable to include an inner crucible provided and a flow passage through which the outer crucible and the melt in the inner crucible flow.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法においては、Xは、(Bi,Tb)である場合には、前記種結晶は、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることが好ましい。 In the method for growing a garnet-type single crystal of the present invention, when X is (Bi, Tb), the seed crystal is a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal is preferable.
本発明によれば、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御が可能であるとともに、結晶の組成ずれを起こすことがないガーネット型単結晶の育成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for growing a garnet-type single crystal that can increase the size of a grown crystal, control the orientation of the crystal, and does not cause a crystal composition shift.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態のガーネット型単結晶の育成方法、すなわち、X3Fe5O12[但し、Xは、Y(イットリウム)、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))、または(Bi,Tb)を示す。]の育成方法は、Xが、Y(イットリウム)の場合であり、すなわち、Y3Fe5O12単結晶の育成方法である。
[First Embodiment]
The method for growing a garnet-type single crystal according to the first embodiment of the present invention, that is, X 3 Fe 5 O 12 [where X is Y (yttrium), (Bi, Re (where Re is a rare earth element). )) Or (Bi, Tb). ] Is a case where X is Y (yttrium), that is, a method for growing a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal.
第1実施形態に係るY3Fe5O12単結晶の育成方法で使用する原料供給引上装置1について説明する。原料供給引上装置1は、図1に示されるように、チャンバー2と、チャンバー2の上部に設置される重量検出部3と、チャンバー2の上部に設置される原料供給装置4と、自動原料供給制御部5と、チャンバー2内部に設けられる耐火物6と、耐火物6側方に設けられるヒータ−7と、耐火物6内に設けられたるつぼ8と、耐火物6内に設けられ、るつぼ8の下方に設けられたるつぼ回転部9とを備えて成る。
The raw material
重量検出部3は、得られるY3Fe5O12単結晶の重量を測定するのに、十分な精度を有するものであればよい。この重量検出部3の下部には、引上げ棒3Aが設けられている。引上げ棒3Aの基端が、重量検出部3と接続され、引上げ棒3Aの先端が、種結晶を取り付ける部分となる。重量検出部3は、さらに、種結晶を引上げる際に、引上げ棒3Aを回転させつつ、引上げる機能を有している。
原料供給装置4は、所定の単結晶の原料を貯蔵しておき、るつぼ8へ供給する。自動原料供給制御部5は、重量検出部3において、引上げる単結晶の重量と、同重量の原料を原料供給装置4より供給させるように制御を行う。なお、本発明における原料は、融液の組成を保持するために供給する原料である。
The raw
ヒータ−7は、単結晶を育成する際の温度を所定の温度に保つ機能を有していればよい。
The
るつぼ8の材質としては、白金、白金−ロジウム、イリジウム、モリブデン、タングステン、溶融石英、カーボン等が挙げられる。前記るつぼ8は、外部るつぼ8Aと、この外部るつぼ8A内に設けられた内部るつぼ8Bと、前記外部るつぼ8Aおよび内部るつぼ8B内の融液を流通させる流通路8Cとを備えて成る。
Examples of the material for the
るつぼ8としては、公知のるつぼを使用してもよい。
A known crucible may be used as the
本実施形態において、外部るつぼ8Aおよび内部るつぼ8Bは、円筒形状である。外部るつぼ8Aおよび内部るつぼ8Bのなす空間に後述する供給する原料が供給される。
In the present embodiment, the
流通路8Cとしては、例えば、内部るつぼ8Bの側壁面に形成された貫通孔でもよいし、内部るつぼ8Bの底面側の側壁面に形成された切り込みでもよい。
The flow path 8C may be, for example, a through-hole formed in the side wall surface of the
るつぼ回転部9は、るつぼ8を下方より支持し、るつぼ8を所定の回転速度で回転させる図示しない駆動装置を有していればよい。
The
本発明の第1実施形態に係るY3Fe5O12単結晶の育成方法は、るつぼ内で溶融した少なくともY3Fe5O12を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げてY3Fe5O12単結晶を育成しながら、引き上げた結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給する方法である。 In the method for growing a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal according to the first embodiment of the present invention, after bringing a seed crystal into contact with a melt that crystallizes at least Y 3 Fe 5 O 12 melted in a crucible, In this method, the seed crystal is pulled up to grow a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, and a raw material having the same composition and weight as the pulled crystal is supplied to the melt.
[融液の作製]
ここで、るつぼは、上記るつぼ8を使用する。融液の作製には、Fe2O3およびY2O3を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法(CIP法と略す場合がある)、サイクリックCIP法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
[Production of melt]
Here, the
成形体を外部るつぼ8Aと内部るつぼ8Bに充填する。そして、ヒータ−7により加熱し、充填した成形体を溶融して融液を得る。
The molded body is filled in the
本発明のY3Fe5O12単結晶の育成方法においては、この融液は、図2に示されるようなY2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12が晶出する、Fe2O3:Y2O3=86〜77mol%:14〜23mol%の組成を有することが好ましい。 In the method for growing a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal of the present invention, the melt, the Y 2 O 3 -Fe 2 O 3 system phase diagram as shown in FIG. 2, Y 3 Fe 5 O 12 is It is preferable to have a composition of crystallizing Fe 2 O 3 : Y 2 O 3 = 86 to 77 mol%: 14 to 23 mol%.
[供給する原料の作製]
一方、供給する原料の作製には、Fe2O3およびY2O3を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法(CIP法と略す場合がある)、サイクリックCIP法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
[Production of raw materials to be supplied]
On the other hand, Fe 2 O 3 and Y 2 O 3 are used for production of the raw material to be supplied, and after molding and mixing, molding is performed. The molding methods include casting molding method, extrusion molding method, injection molding method, die press molding method, rubber press molding method (sometimes abbreviated as CIP method), cyclic CIP method, doctor blade method, calendar roll. Law.
成形体を1300〜1400℃で熱処理をしてY3Fe5O12焼結体を得る。ここで、焼結の方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、通電加熱焼結法、多軸通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧式焼結法(Hot Isostatic Pressing; HIP法と略す場合がある。)等が挙げられる。 The molded body is heat-treated at 1300-1400 ° C. to obtain a Y 3 Fe 5 O 12 sintered body. Here, as sintering methods, atmosphere sintering method, reaction sintering method, thermal plasma sintering method, electric heating sintering method, multiaxial electric heating sintering method, discharge plasma sintering method, hot isothermal method, etc. And pressure sintering method (Hot Isostatic Pressing; sometimes abbreviated as HIP method).
このY3Fe5O12焼結体を180〜500μmに粉砕・分級して、原料供給装置4から供給する供給原料とする。ここで、粉砕手段としては、ボールミル、攪拌ミル、せん断ミル、コロイドミル等が挙げられる。
The Y 3 Fe 5 O 12 sintered body is pulverized and classified to 180 to 500 μm, and used as a raw material supplied from the raw
[使用する種結晶]
本発明のY3Fe5O12単結晶の育成方法においては、前記種結晶は、Y3Fe5O12単結晶および/またはGd3Ga5O12単結晶であることが好ましく、(111)方位のY3Fe5O12単結晶および/またはGd3Ga5O12単結晶であることがより好ましい。
この種結晶の大きさは、例えば、3〜5mm角である。
[Seed crystals to be used]
In the method for growing a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal of the present invention, the seed crystal is preferably a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or a Gd 3 Ga 5 O 12 single crystal, (111) More preferably, it is a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or a Gd 3 Ga 5 O 12 single crystal of orientation.
The size of the seed crystal is, for example, 3 to 5 mm square.
[Y3Fe5O12単結晶の引上げ育成]
るつぼ8をるつぼ回転部9で回転させながら融液をヒーター7により加熱し、融液の溶融を行う。融液の溶融後、所定温度1420〜1450℃内で融液が安定した温度で、あらかじめ引上げ棒3Aの先端に取り付けておいた前記種結晶を、内部るつぼ8B内の融液に浸す。この際、種結晶を回転させながら、るつぼ8へ下降させ、るつぼ8は、種結晶の回転方向とは、反対方向に回転させている。この後、種結晶を回転させたまま、上方向へ移動させることで、Y3Fe5O12単結晶を育成する。
[Pulling growth of Y 3 Fe 5 O 12 single crystal]
While the
なお、Y3Fe5O12単結晶の育成の雰囲気は、チャンバー2を調節することにより大気雰囲気とした。
Note that the atmosphere for growing the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal was adjusted to an air atmosphere by adjusting the
[供給原料の供給]
供給原料の供給は、例えば成長結晶の直胴部形成時より行ってもよい。結晶育成中は、重量検出部3、例えば、電子天秤にて、成長結晶の重量変化を常にモニタしている。そして、この成長結晶の重量増加に相当する分のY3Fe5O12組成の供給原料を原料供給装置4より供給する。なお、供給原料の供給に関しては、連続的にY3Fe5O12組成の供給原料を供給してもよいし、融液の組成が変化しないならば、ある程度の時間間隔をもって、成長結晶の重量増加に相当する分のY3Fe5O12組成の供給原料を供給するようにしてもよい。
[Supply material supply]
The supply of the raw material may be performed, for example, when the straight body portion of the grown crystal is formed. During the crystal growth, the weight change of the grown crystal is constantly monitored by the
この原料供給装置4には、アルミナ製の供給管4Aが設けられ、この供給管4Aを介してY3Fe5O12組成の供給原料を外部るつぼ8Aと内部るつぼ8Bとの間に供給する。この原料供給を円滑に行うために、供給管4A内には、窒素ガスまたは空気を150〜300mL/minで流す。以上の手順により、Y3Fe5O12単結晶が育成される。
The raw
上述のような第1実施形態によれば、次のような効果がある。
(1−1)引き上げたY3Fe5O12単結晶の重量と同重量のY3Fe5O12組成を有する原料を前記融液に供給することにより、結晶育成の進行に伴い生じる融液組成の変化および融液量の減少が防止され一定に保持される。育成融液組成が一定に保たれるため、晶出する結晶組成も一定となる。このため、Y3Fe5O12相に固溶領域があるような場合でも、同一結晶内の育成方向に組成ずれを生じないので、組成の均一性の高いY3Fe5O12単結晶を得ることができる。また、本発明に係る単結晶の育成方法は、得られるY3Fe5O12単結晶の重量と同重量のY3Fe5O12組成を有する原料を前記融液に供給する以外は、通常の引上げ法と同様であるため、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御も可能である。
The first embodiment as described above has the following effects.
(1-1) A melt produced with the progress of crystal growth by supplying a raw material having a Y 3 Fe 5 O 12 composition having the same weight as that of the pulled Y 3 Fe 5 O 12 single crystal to the melt. A change in composition and a decrease in the amount of melt are prevented and kept constant. Since the growth melt composition is kept constant, the crystal composition to be crystallized is also constant. For this reason, even when there is a solid solution region in the Y 3 Fe 5 O 12 phase, there is no composition shift in the growth direction in the same crystal, so a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal with high composition uniformity is obtained. Can be obtained. Moreover, the method for growing a single crystal according to the present invention is usually performed except that a raw material having a Y 3 Fe 5 O 12 composition having the same weight as that of the obtained Y 3 Fe 5 O 12 single crystal is supplied to the melt. Therefore, the growth crystal can be enlarged and the crystal orientation can be controlled.
(1−2)融液は、図2に示されるようなY2O3−Fe2O3系相図において、Y3Fe5O12が晶出する、Fe2O3:Y2O3=86〜77mol%:14〜23mol%の組成を有することにより、Y3Fe5O12単結晶の構成元素以外の元素が混入することがないので、結晶品質の劣化を防止することができる。 (1-2) The melt is Fe 2 O 3 : Y 2 O 3 where Y 3 Fe 5 O 12 crystallizes in the Y 2 O 3 —Fe 2 O 3 phase diagram as shown in FIG. = 86 to 77 mol%: By having a composition of 14 to 23 mol%, elements other than the constituent elements of the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal are not mixed in, so that deterioration of the crystal quality can be prevented.
(1−3)るつぼ8は、外部るつぼ8Aと、内部るつぼ8Bと、流通路8Cを備えている。単結晶の育成は、内部るつぼ8Bの内部で行い、原料は、外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間の融液に供給する。この内部るつぼ8Bにより融液表面は遮られているため、供給された原料が未溶融のまま結晶成長部分に到達することはなく、結晶品質低下を防止することができる。また、供給された原料は、外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間で溶融する。外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間の融液と内部るつぼ8B内の融液とは、流通路8Cを介して混合することが可能であり、融液内の組成ずれ(組成偏析)を防止することができる。
(1-3) The
(1−4)種結晶は、Y3Fe5O12単結晶および/またはGd3Ga5O12単結晶であることにより、Y3Fe5O12単結晶との格子定数が同一であるので、得られるY3Fe5O12単結晶の格子定数の整合をとることができる。 (1-4) Since the seed crystal is a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or a Gd 3 Ga 5 O 12 single crystal, the lattice constant of the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal is the same. Thus, the lattice constant of the obtained Y 3 Fe 5 O 12 single crystal can be matched.
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下の説明では既に説明した部分、部材と同一のものは同一符号を付してその説明を簡略する。第2実施形態のガーネット型単結晶の育成方法、すなわち、X3Fe5O12[但し、Xは、Y(イットリウム)、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))、または(Bi,Tb)を示す。]の育成方法は、Xが、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))の場合であり、すなわち、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の育成方法である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same parts and members as those already described are denoted by the same reference numerals and description thereof is simplified. A method for growing a garnet-type single crystal according to the second embodiment, that is, X 3 Fe 5 O 12 (where X is Y (yttrium), (Bi, Re (where Re is a rare earth element))), Or (Bi, Tb). ] Is a case where X is (Bi, Re (where Re is a rare earth element))), that is, a method for growing a (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal. .
そして、第2実施形態に係る(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の育成方法で使用する原料供給引上装置は、第1実施形態に係る原料供給引上装置1と同様であるので、その説明を省略する。
Since according to the second embodiment (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 material supply pulling apparatus used in the method for growing a single crystal is the same as the raw material
本発明の第2実施形態に係る(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の育成方法は、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶(Reは、希土類元素である。)((Bi,Re)3Fe5O12は、Bi3−zRezFe5O12であり、0<Z<3である。)の育成方法であって、るつぼ内で溶融した少なくとも(Bi,Re)3Fe5O12を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて(Bi,Re)3Fe5O12単結晶を育成しながら、引き上げた結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給する方法である。 Second according to the embodiment (Bi, Re) 3 method for growing a Fe 5 O 12 single crystal of the present invention, (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal (Re is a rare earth element.) (( Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 is Bi 3−z Re z Fe 5 O 12 and 0 <Z <3), and is a growing method of at least (Bi, Re) in a crucible. ) After bringing the seed crystal into contact with the melt for crystallizing 3 Fe 5 O 12 , the seed crystal is pulled up to grow the (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal, and the same as the pulled crystal This is a method of supplying a raw material having the same composition to the melt by weight.
[融液の作製]
ここで、るつぼは、上記るつぼ8を使用する。融液の作製には、Bi2O3およびFe2O3、Re2O3(もしくはRe4O7)を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法(CIP法と略す場合がある)、サイクリックCIP法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
[Production of melt]
Here, the
成形体をを外部るつぼ8Aと内部るつぼ8Bに充填する。そして、充填した成形体をヒータ−7により加熱し、充填した成形体を溶融して融液を得る。
The molded body is filled in the
[供給する原料の作製]
一方、供給する原料の作製には、Bi2O3およびFe2O3、Re2O3(もしくはRe4O7)を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法(CIP法と略す場合がある)、サイクリックCIP法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
[Production of raw materials to be supplied]
On the other hand, Bi 2 O 3, Fe 2 O 3 , and Re 2 O 3 (or Re 4 O 7 ) are used for production of the raw material to be supplied, and after molding and mixing, molding is performed. The molding methods include casting molding method, extrusion molding method, injection molding method, die press molding method, rubber press molding method (sometimes abbreviated as CIP method), cyclic CIP method, doctor blade method, calendar roll. Law.
成形体を1000〜1400℃で熱処理をして(Bi,Re)3Fe5O12焼結体を得る。ここで、焼結の方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、通電加熱焼結法、多軸通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧式焼結法(Hot Isostatic Pressing; HIP法と略す場合がある。)等が挙げられる。 The compact is heat treated at 1000 to 1400 ° C. to obtain a (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 sintered body. Here, as sintering methods, atmosphere sintering method, reaction sintering method, thermal plasma sintering method, electric heating sintering method, multiaxial electric heating sintering method, discharge plasma sintering method, hot isothermal method, etc. And pressure sintering method (Hot Isostatic Pressing; sometimes abbreviated as HIP method).
この(Bi,Re)3Fe5O12焼結体を180〜500μmに粉砕・分級して、原料供給装置4から供給する供給原料とする。ここで、粉砕手段としては、ボールミル、攪拌ミル、せん断ミル、コロイドミル等が挙げられる。
This (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 sintered body is pulverized and classified to 180 to 500 μm, and used as a feedstock supplied from the
[使用する種結晶]
本発明の(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の育成方法においては、前記種結晶は、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることが好ましく、(111)方位の(Bi,Re)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることがより好ましい。
この種結晶の大きさは、例えば、3〜5mm角である。
[Seed crystals to be used]
In the method for growing a (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal of the present invention, the seed crystal is a (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal is preferable, (111) -oriented (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O More preferably, it is 12 single crystals.
The size of the seed crystal is, for example, 3 to 5 mm square.
[(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の引上げ育成]
るつぼ8をるつぼ回転部9で回転させながら、融液をヒーター7により加熱し、融液の溶融を行う。融液の溶融後、所定温度1100〜1300℃内で融液が安定した温度で、あらかじめ引上げ棒3Aの先端に取り付けておいた前記種結晶を、内部るつぼ8B内の融液に浸す。この際、種結晶を回転させながら、るつぼ8へ下降させ、るつぼ8は、種結晶の回転方向とは、反対方向に回転させている。この後、種結晶を回転させたまま、上方向へ移動させることで、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶を育成する。
[Pulling growth of (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal]
While the
なお、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の育成の雰囲気は、チャンバー2を調節することにより大気雰囲気とした。
Note that the atmosphere for growing the (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal was an air atmosphere by adjusting the
[供給原料の供給]
供給原料の供給は、例えば成長結晶の直胴部形成時より行ってもよい。結晶育成中は、重量検出部3、例えば、電子天秤にて、成長結晶の重量変化を常にモニタしている。そして、この成長結晶の重量増加に相当する分の成長結晶と同じ組成である(Bi,Re)3Fe5O12供給原料を原料供給装置4より供給する。なお、供給原料の供給に関しては、連続的に(Bi,Re)3Fe5O12供給原料を供給してもよいし、融液の組成が変化しないならば、ある程度の時間間隔をもって、成長結晶の重量増加に相当する分の(Bi,Re)3Fe5O12供給原料を供給するようにしてもよい。
[Supply material supply]
The supply of the raw material may be performed, for example, when the straight body portion of the grown crystal is formed. During the crystal growth, the weight change of the grown crystal is constantly monitored by the
この原料供給装置4には、アルミナ製の供給管4Aが設けられ、この供給管4Aを介して成長結晶と同じ組成である(Bi,Re)3Fe5O12供給原料を外部るつぼ8Aと内部るつぼ8Bとの間に供給する。この原料供給を円滑に行うために、供給管4A内には、窒素ガスまたは空気を150〜300mL/minで流す。以上の手順により、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶が育成される。
The raw
上述のような第2実施形態によれば、次のような効果がある。
(2−1)引き上げた(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給することにより、結晶育成の進行に伴い生じる融液組成の変化および融液量の減少が防止され一定に保持される。育成融液組成が一定に保たれるため、晶出する結晶組成も一定となる。これにより(Bi,Re)3Fe5O12相に固溶領域がある場合でも、同一結晶内の育成方向に組成ずれを生じないので、組成均一性の高い(Bi,Re)3Fe5O12単結晶を得ることができる。また、本発明に係る単結晶の育成方法は、得られる(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給する以外は、通常の引上げ法と同様であるため、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御も可能である。
According to the second embodiment as described above, there are the following effects.
(2-1) Melt composition produced with the progress of crystal growth by supplying a raw material having the same composition as the weight of the pulled (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal to the melt. Change and decrease in the melt amount are prevented and kept constant. Since the growth melt composition is kept constant, the crystal composition to be crystallized is also constant. As a result, even when a solid solution region exists in the (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 phase, composition deviation does not occur in the growth direction in the same crystal, so that (Bi, Re) 3 Fe 5 O with high composition uniformity is obtained. 12 single crystals can be obtained. In addition, the method for growing a single crystal according to the present invention is the same as that of the obtained (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal except that a raw material having the same composition and weight is supplied to the melt. Since it is the same as the pulling method, it is possible to increase the size of the grown crystal and control the crystal orientation.
(2−2)るつぼ8は、外部るつぼ8Aと、内部るつぼ8Bと、流通路8Cを備えている。単結晶の育成は、内部るつぼ8Bの内部で行い、原料は、外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間の融液に供給する。この内部るつぼ8Bにより融液表面は遮られているため、供給された原料が未溶融のまま結晶成長部分に到達することはなく、結晶品質低下を防止することができる。また、供給された原料は、外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間で溶融する。外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間の融液と内部るつぼ8B内の融液とは、流通路8Cを介して混合することが可能であり、融液内の組成ずれ(組成偏析)を防止することができる。
(2-2) The
(2−3)前記種結晶は、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることにより、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶との格子定数が同一であるので、得られる(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の格子定数の整合をとることができる。 (2-3) The seed crystal is a (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or a (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal, , Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal has the same lattice constant, so that the lattice constant of the obtained (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal can be matched.
(2−4)従来のLPE法の場合のように、良質な単結晶が得られる結晶厚さに制限がないので、結晶組成や添加元素に関する制約を少なくすることができる。 (2-4) As in the case of the conventional LPE method, there is no limitation on the crystal thickness at which a high-quality single crystal can be obtained, so that restrictions on the crystal composition and additive elements can be reduced.
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態のガーネット型単結晶の育成方法、すなわち、X3Fe5O12[但し、Xは、Y(イットリウム)、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))、または(Bi,Tb)を示す。]の育成方法は、Xが、(Bi,Tb)の場合であり、すなわち、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法である。
[Third Embodiment]
A method for growing a garnet-type single crystal according to a third embodiment of the present invention, that is, X 3 Fe 5 O 12 [where X is Y (yttrium), (Bi, Re (where Re is a rare earth element). )) Or (Bi, Tb). ] Is a case where X is (Bi, Tb), that is, a method for growing a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal.
本第3実施形態に係る(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法で使用する原料供給引上装置は、第1実施形態に係る原料供給引上装置1と同様であるので、その説明を省略する。
Since the raw material supply pulling apparatus used in the method for growing the (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal according to the third embodiment is the same as the raw material
本発明の第3実施形態に係る(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法は、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶((Bi,Tb)3Fe5O12は、Bi3−zTbzFe5O12であり、0<Z<3である。)の育成方法であって、るつぼ内で溶融した少なくとも(Bi,Tb)3Fe5O12を晶出する融液に、種結晶を接触させた後、前記種結晶を引き上げて(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶を育成しながら、引き上げた結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給する方法である。 Third according to embodiment (Bi, Tb) 3 method for growing a Fe 5 O 12 single crystal of the present invention, (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal ((Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 is , Bi 3-z Tb z Fe 5 O 12 and 0 <Z <3), and crystallizes at least (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 melted in the crucible. After bringing the seed crystal into contact with the melt, pulling up the seed crystal to grow a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal, the raw material having the same composition with the same weight as the pulled crystal is It is a method of supplying to the melt.
[融液の作製]
ここで、るつぼは、上記るつぼ8を使用する。融液の作製には、Tb4O7およびBi2O3、Fe2O3を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法(CIP法と略す場合がある)、サイクリックCIP法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
[Production of melt]
Here, the
成形体を外部るつぼ8Aと内部るつぼ8Bに充填する。そして、充填した成形体をヒータ−7により加熱し、充填した成形体を溶融して融液を得る。
The molded body is filled in the
[供給する原料の作製]
一方、供給する原料の作製には、Tb4O7およびBi2O3、Fe2O3を使用し、秤量、混合した後、成形を行う。この成形の方法としては、鋳込み成形法、押出し成形法、射出成形法、金型プレス成形法、ラバープレス成形法(CIP法と略す場合がある)、サイクリックCIP法、ドクターブレード法、カレンダーロール法等が挙げられる。
[Production of raw materials to be supplied]
On the other hand, Tb 4 O 7, Bi 2 O 3, and Fe 2 O 3 are used to produce the raw material to be supplied, and after molding and mixing, molding is performed. The molding methods include casting molding method, extrusion molding method, injection molding method, die press molding method, rubber press molding method (sometimes abbreviated as CIP method), cyclic CIP method, doctor blade method, calendar roll. Law.
成形体を1000〜1100℃で熱処理をして(Bi,Tb)3Fe5O12焼結体を得る。ここで、焼結の方法としては、雰囲気焼結法、反応焼結法、熱プラズマ焼結法、通電加熱焼結法、多軸通電加熱焼結法、放電プラズマ焼結法、熱間等方加圧式焼結法(Hot Isostatic Pressing; HIP法と略す場合がある。)等が挙げられる。 The compact is heat treated at 1000 to 1100 ° C. to obtain a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 sintered body. Here, as sintering methods, atmosphere sintering method, reaction sintering method, thermal plasma sintering method, electric heating sintering method, multiaxial electric heating sintering method, discharge plasma sintering method, hot isothermal method, etc. And pressure sintering method (Hot Isostatic Pressing; sometimes abbreviated as HIP method).
この(Bi,Tb)3Fe5O12焼結体を180〜500μmに粉砕・分級して、原料供給装置4から供給する供給原料とする。ここで、粉砕手段としては、ボールミル、攪拌ミル、せん断ミル、コロイドミル等が挙げられる。
This (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 sintered body is pulverized and classified to 180 to 500 μm, and used as a feedstock supplied from the
[使用する種結晶]
本発明の(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法においては、前記種結晶は、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることが好ましく、(111)方位の(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることがより好ましい。
[Seed crystals to be used]
In the method of growing a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal of the present invention, the seed crystal is a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal is preferable, and (111) -oriented (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O More preferably, it is 12 single crystals.
[(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の引上げ育成]
るつぼ8をるつぼ回転部9で回転させながら、融液をヒータ−7により加熱し、融液の溶融を行う。融液の溶融後、所定温度1150〜1250℃内で融液が安定した温度で、あらかじめ引上げ棒3Aの先端に取り付けておいた前記種結晶を、内部るつぼ8B内の融液に浸す。この際、種結晶を回転させながら、るつぼ8へ下降させ、るつぼ8は、種結晶の回転方向とは、反対方向に回転させている。この後、種結晶を回転させたまま、上方向へ移動させることで、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶を育成する。
[Pulling growth of (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal]
While the
なお、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成の雰囲気は、チャンバー2を調節することにより大気雰囲気とした。
Note that the atmosphere for growing the (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal was adjusted to an air atmosphere by adjusting the
[供給原料の供給]
供給原料の供給は、例えば成長結晶の直胴部形成時より行ってもよい。結晶育成中は、重量検出部3、例えば、電子天秤にて、成長結晶の重量変化を常にモニタしている。そして、この成長結晶の重量増加に相当する分の成長結晶と同じ組成である(Bi,Tb)3Fe5O12供給原料を原料供給装置4より供給する。なお、供給原料の供給に関しては、連続的に(Bi,Tb)3Fe5O12供給原料を供給してもよいし、融液の組成が変化しないならば、ある程度の時間間隔をもって、成長結晶の重量増加に相当する分の(Bi,Tb)3Fe5O12供給原料を供給するようにしてもよい。
[Supply material supply]
The supply of the raw material may be performed, for example, when the straight body portion of the grown crystal is formed. During the crystal growth, the weight change of the grown crystal is constantly monitored by the
この原料供給装置4には、アルミナ製の供給管4Aが設けられ、この供給管4Aを介して成長結晶と同じ組成である(Bi,Tb)3Fe5O12供給原料を外部るつぼ8Aと内部るつぼ8Bとの間に供給する。この原料供給を円滑に行うために、供給管4A内には、窒素ガスまたは空気を150〜300mL/minで流す。以上の手順により、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶が育成される。
The
上述のような第3実施形態によれば、次のような効果がある。
(3−1)引き上げた(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給することにより、結晶育成の進行に伴い生じる融液組成の変化および融液量の減少が防止され一定に保持される。育成融液組成が一定に保たれるため、晶出する結晶組成も一定となる。これにより(Bi,Tb)3Fe5O12に固溶領域がある場合でも、同一結晶内の育成方向に組成ずれを生じないので、組成均一性の高い(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶を得ることができる。また、本発明に係る単結晶の育成方法は、得られる(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の重量と同重量で同組成を有する原料を前記融液に供給する以外は、通常の引上げ法と同様であるため、育成結晶の大型化や、結晶の方位制御も可能である。
The third embodiment as described above has the following effects.
(3-1) Melt composition produced with the progress of crystal growth by supplying a raw material having the same composition as the weight of the pulled (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal to the melt. Change and decrease in the melt amount are prevented and kept constant. Since the growth melt composition is kept constant, the crystal composition to be crystallized is also constant. Thereby, even when (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 has a solid solution region, composition deviation does not occur in the growth direction in the same crystal, and thus (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 has high composition uniformity. A single crystal can be obtained. In addition, the method for growing a single crystal according to the present invention is a normal method except that a raw material having the same composition as the weight of the obtained (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal is supplied to the melt. Since it is the same as the pulling method, it is possible to increase the size of the grown crystal and control the crystal orientation.
(3−2)るつぼ8は、外部るつぼ8Aと、内部るつぼ8Bと、流通路8Cを備えている。単結晶の育成は、内部るつぼ8Bの内部で行い、原料は、外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間の融液に供給する。この内部るつぼ8Bにより融液表面は遮られているため、供給された原料が未溶融のまま結晶成長部分に到達することはなく、結晶品質低下を防止することができる。また、供給された原料は、外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間で溶融する。外部るつぼ8A−内部るつぼ8B間の融液と内部るつぼ8B内の融液とは、流通路8Cを介して混合することが可能であり、融液内の組成ずれ(組成偏析)を防止することができる。
(3-2) The
(3−3)種結晶は、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶および/または(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶であることにより、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶との格子定数が同一であるので、得られる(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の格子定数の整合をとることができる。 The (3-3) seed crystal is a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or a (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal. Since the lattice constant of Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal is the same, the lattice constant of the obtained (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal can be matched.
(3−4)従来のLPE法の場合のように、良質な単結晶が得られる結晶厚さに制限がないので、結晶組成や添加元素に関する制約を少なくすることができる。 (3-4) As in the case of the conventional LPE method, there is no limitation on the crystal thickness at which a high-quality single crystal can be obtained, so that restrictions on the crystal composition and additive elements can be reduced.
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to the content of the Example.
[実施例1]
前記第1実施形態のY3Fe5O12単結晶の育成方法に従って、Y3Fe5O12単結晶の育成を行った。具体的条件は、以下の通りである。
[Example 1]
The Y 3 Fe 5 O 12 single crystal was grown according to the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal growth method of the first embodiment. Specific conditions are as follows.
上記[融液の作製]の際の具体的条件
使用粉末 :市販されている純度99.99%のFe2O3およびY2O3の粉末
Fe2O3およびY2O3の組成 :Fe2O3:Y2O3=84mol%:16mol%
混合したこれらの粉末の成形方法:CIP法
外部るつぼ8A :白金製、内径120mm
内部るつぼ8B :白金製、内径80mm
Specific conditions used in the above-mentioned [Preparation of melt] Powder: Commercially available powder of 99.99% purity Fe 2 O 3 and Y 2 O 3 Fe 2 O 3 and Y 2 O 3 Composition: Fe 2 O 3 : Y 2 O 3 = 84 mol%: 16 mol%
Molding method of these mixed powders: CIP method
上記[供給する原料の作製]の際の具体的条件
使用粉末 :市販されている純度99.99%のFe2O3およびY2O3の粉末
Fe2O3およびY2O3の組成 :Fe2O3:Y2O3=62.5mol%:37.5mol%
混合したこれらの粉末の成形方法:CIP法 (1ton/cm2の圧力条件)
The specific conditions used powder during Preparation of raw material supplied: composition of the
Molding method of these mixed powders: CIP method (1 ton / cm 2 pressure condition)
上記[使用する種結晶]の際の具体的条件
使用する種結晶 :(111)方位のY3Fe5O12単結晶およびGd3Ga5O12単結晶
Specific conditions in the above [Seed crystal to be used] Seed crystal to be used: (111) -oriented Y 3 Fe 5 O 12 single crystal and Gd 3 Ga 5 O 12 single crystal
上記[Y3Fe5O12単結晶の引上げ育成]の際の具体的条件
加熱方式 : 高周波加熱
雰囲気 : 大気雰囲気
融液が安定した温度 : 1430℃
種結晶の回転速度 : 4rpm
種結晶の引上げ速度 : 0.2mm/h
るつぼ8の回転速度 : 6rpm
Specific conditions in the above [Y 3 Fe 5 O 12 single crystal pulling growth] Heating method: High-frequency heating atmosphere: Temperature at which the atmospheric melt is stable: 1430 ° C.
Seed crystal rotation speed: 4 rpm
Seed crystal pulling speed: 0.2 mm / h
Rotating speed of crucible 8: 6rpm
上記[供給原料の供給]の際の具体的条件
供給管4A内に流すガスの流量 :300mL/min
Specific conditions at the time of the above [supply of feedstock] Flow rate of gas flowing in the
[実施例2]
前記第2実施形態の(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の育成方法に従って、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成を行った。希土類元素としてはTbを選択した。
[Example 2]
According to the method for growing a (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal of the second embodiment, a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal was grown. Tb was selected as the rare earth element.
上記[融液の作製]の際の具体的条件
使用粉末 : 市販されている純度99.99%のBi2O3およびFe2O3、Tb4O7の粉末
(Bi,Re)3Fe5O12の組成:Tb:Bi:Fe=15:35:50(mol%)
混合したこれらの粉末の成形方法:CIP法
外部るつぼ8A :白金製、内径120mm
内部るつぼ8B :白金製、内径80mm
Specific conditions used in the above-mentioned [Preparation of melt] Powder: Commercially available powder of 99.99% purity Bi 2 O 3 and Fe 2 O 3 , Tb 4 O 7 (Bi, Re) 3 Fe 5 Composition of O 12 : Tb: Bi: Fe = 15: 35: 50 (mol%)
Molding method of these mixed powders: CIP method
上記[供給する原料の作製]の際の具体的条件
使用粉末 : 市販されている純度99.99%のBi2O3およびFe2O3、Tb4O7の粉末
(Bi,Re)3Fe5O12の組成: Bi0.5Tb2.5Fe5O12
混合したこれらの粉末の成形方法:CIP法 (1ton/cm2の圧力条件)
Specific conditions used in the above [Production of raw materials to be supplied]: Commercially available powders of 99.99% pure Bi 2 O 3, Fe 2 O 3 and Tb 4 O 7
Composition of (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 : Bi 0.5 Tb 2.5 Fe 5 O 12
Molding method of these mixed powders: CIP method (1 ton / cm 2 pressure condition)
上記[使用する種結晶]の際の具体的条件
使用する種結晶 :(111)方位の(Bi,Re)3Fe5O12単結晶および(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶
Specific conditions for the above [Seed crystal to be used] Seed crystal to be used: (111) -oriented (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal and (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal
上記[(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の引上げ育成]の際の具体的条件
加熱方式 : 高周波加熱
雰囲気 : 大気雰囲気
融液が安定した温度 : 1230℃
種結晶の回転速度 : 4rpm
種結晶の引上げ速度 : 0.2mm/h
るつぼ8の回転速度 : 6rpm
Specific conditions for the above-mentioned [(Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal pulling growth] Heating method: High-frequency heating atmosphere: Temperature at which the atmospheric melt is stable: 1230 ° C.
Seed crystal rotation speed: 4 rpm
Seed crystal pulling speed: 0.2 mm / h
Rotating speed of crucible 8: 6rpm
上記[供給原料の供給]の際の具体的条件
供給管4A内に流すガスの流量 : 300mL/min
Specific conditions at the time of the above [supply of feedstock] Flow rate of gas flowing in the
[実施例3]
前記第3実施形態の(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法に従って、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成を行った。
[Example 3]
The (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal was grown according to the method for growing the (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal of the third embodiment.
上記[融液の作製]の際の具体的条件
使用粉末 :市販されている純度99.99%のTb4O7およびBi2O3、Fe2O3の粉末
(Bi,Tb)3Fe5O12の組成 :Tb:Bi:Fe=15:35:50(mol%)
混合したこれらの粉末の成形方法:CIP法
外部るつぼ8A :白金製、内径120mm
内部るつぼ8B :白金製、内径80mm
Specific conditions used in the above-mentioned [Preparation of melt] Powder: Tb 4 O 7 and Bi 2 O 3, Fe 2 O 3 powder (Bi, Tb) 3 Fe 5 with a purity of 99.99% on the market Composition of O 12 : Tb: Bi: Fe = 15: 35: 50 (mol%)
Molding method of these mixed powders: CIP method
上記[供給する原料の作製]の際の具体的条件
使用粉末 :市販されている純度99.99%のTb4O7およびBi2O3、Fe2O3の粉末
(Bi,Tb)3Fe5O12の組成 : Bi0.5Tb2.5Fe5O12
混合したこれらの粉末の成形方法:CIP法 (1ton/cm2の圧力条件)
Specific conditions used in the above-mentioned [Preparation of raw material to be supplied] Powder: Tb 4 O 7 and Bi 2 O 3 and Fe 2 O 3 powder (Bi, Tb) 3 Fe with a purity of 99.99% Composition of 5 O 12 : Bi 0.5 Tb 2.5 Fe 5 O 12
Molding method of these mixed powders: CIP method (1 ton / cm 2 pressure condition)
上記[使用する種結晶]の際の具体的条件
使用する種結晶 :(111)方位の(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶および(Gd,Ca)3(Ga,Mg,Zr)5O12単結晶
Specific Conditions for the above [Used Seed Crystal] Used Seed Crystal: (111) Oriented (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 Single Crystal and (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal
上記[(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の引上げ育成]の際の具体的条件
加熱方式 : 高周波加熱
雰囲気 : 大気雰囲気
融液が安定した温度 : 1230℃
種結晶の回転速度 : 4rpm
種結晶の引上げ速度 : 0.2mm/h
るつぼ8の回転速度 : 6rpm
Specific conditions for the above-described [(Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal pulling growth] Heating method: High-frequency heating atmosphere: Temperature at which the atmospheric melt is stable: 1230 ° C.
Seed crystal rotation speed: 4 rpm
Seed crystal pulling speed: 0.2 mm / h
Rotating speed of crucible 8: 6rpm
上記[供給原料の供給]の際の具体的条件
供給管4A内に流すガスの流量 : 300mL/min
Specific conditions at the time of the above [supply of feedstock] Flow rate of gas flowing in the
[評価方法および評価結果]
各実施例で各々得られた単結晶を使用して、所定の単結晶が育成されているか、確認を行った。評価方法としては、X線ラウエ法、X線回折法(XRD測定)、化学分析を採用した。
[Evaluation methods and results]
It was confirmed whether the predetermined single crystal was grown using the single crystal obtained in each Example. As an evaluation method, X-ray Laue method, X-ray diffraction method (XRD measurement), and chemical analysis were adopted.
上記実施例1にて得られたY3Fe5O12単結晶は、上記X線ラウエ法により単結晶であることが確認できた。また、上記X線回折法(XRD測定)により、Y3Fe5O12単相であることが確認できた。これらより、Y3Fe5O12単結晶が得られたことが確認された。 It was confirmed that the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal obtained in Example 1 was a single crystal by the X-ray Laue method. Moreover, it was confirmed by the above X-ray diffraction method (XRD measurement) that it was Y 3 Fe 5 O 12 single phase. From these, it was confirmed that a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal was obtained.
また、化学分析により、上記実施例2にて得られた(Bi,Re)3Fe5O12単結晶は、Bi0.5Tb2.5Fe5O12であることが確認できた。 Moreover, it was confirmed by chemical analysis that the (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal obtained in Example 2 was Bi 0.5 Tb 2.5 Fe 5 O 12 .
さらに、上記実施例3にて得られた(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶は、上記X線回折法(XRD測定)により、Y3Fe5O12相と同一のピークパターンを示した。このことにより、育成された結晶が、ガーネット相であることが確認できた。また、ピーク位置は、Y3Fe5O12相よりも低角側にシフトしており、育成された結晶は、Y3Fe5O12よりも格子定数が大きくなっていることが確認できた。さらに、化学分析により、組成ずれを起こしていない(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶(Bi0.5Tb2.5Fe5O12単結晶)が得られたことが確認できた。 Furthermore, the (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal obtained in Example 3 shows the same peak pattern as the Y 3 Fe 5 O 12 phase by the X-ray diffraction method (XRD measurement). It was. This confirmed that the grown crystal was a garnet phase. Moreover, the peak position was shifted to a lower angle side than the Y 3 Fe 5 O 12 phase, and it was confirmed that the grown crystal had a larger lattice constant than Y 3 Fe 5 O 12 . . Furthermore, it was confirmed by chemical analysis that a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal (Bi 0.5 Tb 2.5 Fe 5 O 12 single crystal) having no compositional deviation was obtained.
本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく、例えば、育成に用いる融液としては、目的とする単結晶材料の構成元素成分のみで構成され、かつ目的とする結晶相が晶出する融液のほかに、目的とする単結晶材料の構成元素以外のフラックス成分を含み、かつ目的とする結晶相が晶出する融液、であってもよい。 The present invention is not limited to the above examples. For example, the melt used for growth is composed of only the constituent element components of the target single crystal material, and the target crystal phase is crystallized. In addition to the melt to be melted, the melt may contain a flux component other than the constituent elements of the target single crystal material and crystallize the target crystal phase.
本発明のガーネット型単結晶の育成方法は、Y3Fe5O12単結晶の育成方法、(Bi,Re)3Fe5O12単結晶の育成方法、(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶の育成方法等に用いられる。 The method for growing a garnet-type single crystal according to the present invention includes a method for growing a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, a method for growing a (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal, and (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12. Used in single crystal growth methods and the like.
1 原料供給引上装置
2 チャンバー
3 重量検出部
4 原料供給装置
5 自動原料供給制御部
6 耐火物
7 ヒータ−
8 るつぼ
9 るつぼ回転部
4A 供給管
8A 外部るつぼ
8B 内部るつぼ
8C 流通路
DESCRIPTION OF
8
Claims (10)
種結晶を接触させた後、
前記種結晶を引き上げてX3Fe5O12単結晶を育成しながら、
引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とするガーネット型単結晶の育成方法。 Molten at least X 3 Fe 5 O 12 (where X is Y (yttrium), (Bi, Re (where Re is a rare earth element))), or (Bi, Tb). In the melt that crystallizes
After contacting the seed crystal,
While pulling up the seed crystal and growing an X 3 Fe 5 O 12 single crystal,
A method for growing a garnet-type single crystal, characterized in that a raw material having the same composition as the pulled single crystal is supplied to the melt.
Xは、Y(イットリウム)であり、
前記融液は、Y2O3−Fe2O3系相図において、
Y3Fe5O12が晶出する、Fe2O3:Y2O3=86〜77mol%:14〜23mol%の組成を有することを特徴とする前記請求項1記載のガーネット型単結晶の育成方法。 In the method for growing a garnet-type single crystal according to claim 1,
X is Y (yttrium),
In the Y 2 O 3 —Fe 2 O 3 phase diagram, the melt is
2. The garnet-type single crystal according to claim 1, wherein Y 3 Fe 5 O 12 is crystallized and has a composition of Fe 2 O 3 : Y 2 O 3 = 86 to 77 mol%: 14 to 23 mol%. Training method.
この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、
前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路と
を備えて成ることを特徴とする前記請求項2に記載のガーネット型単結晶の育成方法。 The melt is melted in a crucible, the crucible is an external crucible,
An internal crucible provided in the external crucible;
The method for growing a garnet-type single crystal according to claim 2, further comprising a flow passage for circulating the melt in the outer crucible and the inner crucible.
Xは、(Bi,Re(但し、Reは、希土類元素である。))であり、
るつぼ内で溶融した少なくとも(Bi,Re)3Fe5O12を晶出する融液に、
種結晶を接触させた後、
前記種結晶を引き上げて(Bi,Re)3Fe5O12単結晶を育成しながら、
引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とするガーネット型単結晶の育成方法。 In the method for growing a garnet-type single crystal according to claim 1,
X is (Bi, Re (where Re is a rare earth element));
In the melt for crystallizing at least (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 melted in the crucible,
After contacting the seed crystal,
While pulling up the seed crystal to grow (Bi, Re) 3 Fe 5 O 12 single crystal,
A method for growing a garnet-type single crystal, characterized in that a raw material having the same composition as the pulled single crystal is supplied to the melt.
この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、
前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路と
を備えて成ることを特徴とする前記請求項5に記載のガーネット型単結晶の育成方法。 The melt is melted in a crucible, the crucible is an external crucible,
An internal crucible provided in the external crucible;
6. The method for growing a garnet-type single crystal according to claim 5, further comprising a flow passage for circulating the melt in the outer crucible and the inner crucible.
Xは、(Bi,Tb)であり、
るつぼ内で溶融した少なくとも(Bi,Tb)3Fe5O12を晶出する融液に、
種結晶を接触させた後、
前記種結晶を引き上げて(Bi,Tb)3Fe5O12単結晶を育成しながら、
引き上げた前記単結晶と同じ重量で、同じ組成を有する原料を前記融液に供給することを特徴とするガーネット型単結晶の育成方法。 In the method for growing a garnet-type single crystal according to claim 1,
X is (Bi, Tb),
In the melt for crystallizing at least (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 melted in the crucible,
After contacting the seed crystal,
While pulling up the seed crystal and growing a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal,
A method for growing a garnet-type single crystal, characterized in that a raw material having the same composition as the pulled single crystal is supplied to the melt.
この外部るつぼ内に設けられた内部るつぼと、
前記外部るつぼおよび前記内部るつぼ内の融液を流通させる流通路と
を備えて成ることを特徴とする前記請求項8に記載のガーネット型単結晶の育成方法。 The melt is melted in a crucible, the crucible is an external crucible,
An internal crucible provided in the external crucible;
9. The method for growing a garnet-type single crystal according to claim 8, further comprising a flow passage for circulating the melt in the external crucible and the internal crucible.
The said seed crystal is a (Bi, Tb) 3 Fe 5 O 12 single crystal and / or a (Gd, Ca) 3 (Ga, Mg, Zr) 5 O 12 single crystal, A method for growing a garnet-type single crystal according to claim 9.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105926041A (en) * | 2016-05-05 | 2016-09-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | Supporting device for crucible used in crystal growth of super-high temperature melt method |
JP2018177568A (en) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 株式会社福田結晶技術研究所 | MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS OF HIGH PERFORMANCE HIGH UNIFORM LARGE SCALE SINGLE CRYSTAL OF Fe-Ga BASE ALLOY |
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2003
- 2003-09-01 JP JP2003308756A patent/JP2005075688A/en not_active Withdrawn
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